門(mén)式剛架結構體(tǐ)系基本說(shuō)明與設計(jì)要點
1.門(mén)剛結構體(tǐ)系基本情況
門(mén)式剛架輕型鋼結構主要指承重結構爲單跨或多跨實腹門(mén)式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外牆、可(kě)以設置起重量不大(dà)于 20t 的 A1～A5 工(gōng)作(zuò)級别橋式吊車或 3t 懸挂式起重機(jī)的單層鋼結構房(fáng)屋。
在輕型門(mén)式剛架結構體(tǐ)系中，屋蓋應采用壓型鋼闆屋面闆和冷(lěng)彎薄壁型鋼檩條，主剛架可(kě)采用變截面實腹剛架，外牆宜采用壓型鋼闆牆闆和冷(lěng)彎薄壁型鋼牆梁，也可(kě)以采用砌體(tǐ)外牆或底部爲砌體(tǐ)、上部爲輕質材料的外牆。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱内翼緣的出平面穩定性，由與檩條或牆梁相(xiàng)連接的隅撐來(lái)保證。主剛架間的交叉支撐可(kě)采用角鋼或張緊的圓鋼。
單層門(mén)式剛架輕型房(fáng)屋可(kě)采用隔熱(rè)卷材做屋蓋隔熱(rè)和保溫層，也可(kě)以采用帶隔熱(rè)層的闆材作(zuò)屋面門(mén)式剛架輕型房(fáng)屋屋面坡度宜取 1/8～1/20，在雨(yǔ)水較多的地區宜取其中較大(dà)值。
門(mén)式剛架尺寸應符合下列規定：
(1)、門(mén)式剛架的跨度，應取橫向剛架柱軸線間的距離(lí)。
(2)、門(mén)式剛架的高度，應取地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。門(mén)式剛架的高度，應根據使用要求的室内淨高确定，設有吊車的廠(chǎng)房(fáng)應根據軌頂标高和吊車淨高要求而定。
(3)、柱的軸線可(kě)取通過柱下端（較小端）中心的豎向軸線。工(gōng)業建築邊柱的定位軸線宜取柱外皮。斜梁的軸線可(kě)取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。
(4)、門(mén)式剛架輕型房(fáng)屋的建築尺寸：其檐口高度，應取地坪至房(fáng)屋外側檩條下緣的高度；其最大(dà)高度，應取地坪至屋蓋頂部檩條上緣的高度；其寬度，應取房(fáng)屋側牆牆梁外皮之間的距離(lí)；其長度，應取兩端山(shān)牆牆梁外皮之間的距離(lí)。
(5)、門(mén)式剛架的跨度，單跨宜爲 12～48m，以 3m 爲模數。邊柱的寬度不相(xiàng)等時，其外側要對齊。
(6)、門(mén)式剛架的高度，宜爲 4.5～9.0m，必要時可(kě)适當加大(dà)。當有橋式吊車時不宜大(dà)于 12m。
(7)、門(mén)式剛架的間距，即柱網軸線在縱向的距離(lí)宜爲 6m，也可(kě)采用 7.5m 或 9m，最大(dà)可(kě)用 12m。跨度較小時可(kě)用 4.5m。
(8)、挑檐長度可(kě)根據使用要求确定，宜采用 0.5～1.2m，其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相(xiàng)同。門(mén)式剛架的形式分(fēn)爲單跨雙坡、雙跨單坡、多跨雙坡以及帶挑檐和帶毗屋的剛架等。多跨剛架中間柱與剛架斜梁的連接，可(kě)采用鉸接。多跨剛架宜采用雙坡或單坡屋蓋，必要時也可(kě)采用由多個雙坡單跨相(xiàng)連的多跨剛架形式。
單層輕型門(mén)式剛架結構是指以輕型焊接 H 形鋼（等截面或變截面）、熱(rè)軋 H 形鋼（等截面）或冷(lěng)彎薄壁型鋼等構成的實腹式門(mén)式剛架或格構式門(mén)式剛架作(zuò)爲主要承重骨架，用冷(lěng)彎薄壁型鋼（槽形、Z 形等）做檩條、牆梁；以壓型金屬闆（壓型鋼闆、壓型鋁闆）做屋面、牆面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、岩棉、礦棉、玻璃棉等作(zuò)爲保溫隔熱(rè)材料并适當設置支撐的一種輕型房(fáng)屋結構體(tǐ)系。
在目前的工(gōng)程實踐中，門(mén)式剛架的梁、柱多采用焊接 H 形變截面構件(jiàn)，單跨剛架的梁柱節點采用剛接，多跨則大(dà)多剛接和鉸接并用；柱腳可(kě)與基礎剛接或鉸接；圍護結構多采用壓型鋼闆；保溫隔熱(rè)材料多采用玻璃棉。
2.設計(jì)要點
(1)由于門(mén)式剛架結構構件(jiàn)的抗彎剛度、抗扭剛度較小，結構的整體(tǐ)剛度較弱，因此設計(jì)時應考慮運輸和安裝過程中要采取的必要措施，防止構件(jiàn)發生(shēng)彎曲和扭轉變形。
(2)要重視支撐體(tǐ)系和隅撐的布置，重視屋面闆、牆面闆與構件(jiàn)的連接構造，使其能參與結構的整體(tǐ)工(gōng)作(zuò)。
(3)組成構件(jiàn)的杆件(jiàn)較薄，設計(jì)中應考慮對制作(zuò)、安裝、運輸的要求。
(4)設計(jì)中應充分(fēn)考慮鏽蝕對結構構件(jiàn)截面削弱的影(yǐng)響。
(5)門(mén)式剛架的梁柱多采用變截面杆件(jiàn)，梁柱腹闆在設計(jì)時考慮利用屈曲後的強度，所以塑性設計(jì)不再适用。
(6)設計(jì)中對輕型化帶來(lái)的後果必須注意和正确處理(lǐ)，比如(rú)風(fēng)力可(kě)使輕型屋面的荷載反向等。支撐結構設計(jì)要屋面支撐
1） 門(mén)式剛架的屋面支撐應和系杆、斜梁構成幾何不變的桁架體(tǐ)系。
2） 在房(fáng)屋的每個溫度區段或分(fēn)期建設的區段中，應分(fēn)别設置獨立的空間穩定結構的支撐體(tǐ)系。
3） 柱距越大(dà)，吊車起重量越大(dà)且工(gōng)作(zuò)級别越高，支撐的剛度應越大(dà)。
4） 地震區的支撐應适當增加，并加強節點構造。
5） 屋面支撐一般采用交叉支撐形式，僅按軸心拉杆設計(jì)，不考慮壓杆的工(gōng)作(zuò)。非地震區，考慮用圓鋼截面作(zuò)爲支撐。此時由于圓鋼末端設有特殊的張緊裝置，可(kě)以不控制其長細比。地震區或風(fēng)荷載較大(dà)時，一般用型鋼截面作(zuò)爲支撐，支撐一般按長細比控制，當荷載較大(dà)時，還(hái)應根據内力情況，驗算材料強度。
6） 系杆一般按壓杆設計(jì)，常用截面爲圓管截面。
柱間支撐
1） 廠(chǎng)房(fáng)的每一開間每一柱列，都(dōu)應設置柱間支撐，且邊柱與中柱柱列應在同一開間内。
2） 有吊車時，柱間支撐應在牛腿上下分(fēn)别設置上柱支撐和下柱支撐。
3） 當抗震設防烈度爲 8 度或者有橋式吊車時，廠(chǎng)房(fáng)單元兩端開間宜設置上柱支撐。
4） 廠(chǎng)房(fáng)各柱列的柱頂及屋脊的位置應設置通長的水平系杆。
5） 柱間支撐的形式主要有十字形，人(rén)字形和門(mén)形等。十字形支撐傳力直接，構造簡單，用料節省，剛度較大(dà)，是應用較多的一種形式；人(rén)字形和門(mén)形主要用于柱距較大(dà)或于建築功能限制不能使用十字支撐的情況。
6） 十字形支撐的設計(jì)，一般僅按受拉杆件(jiàn)進行設計(jì)，不考慮壓杆的工(gōng)作(zuò)。在布置時，其傾角一般按 35 度～55 度考慮。
7） 柱截面高度小于 800mm 時，一般多是沿着柱子中心線設置單片支撐。其截面形多爲單角鋼組成的 T 形或兩槽鋼組成的工(gōng)字鋼截面。有吊車時，一般用雙片支撐。
8） 柱間支撐的截面大(dà)小可(kě)由計(jì)算确定，并驗算其長細比，對荷載不大(dà)的情況，一般由長細比控制。
9） 山(shān)牆風(fēng)荷載由獨立溫度區段的所有柱間支撐承擔，計(jì)算時，可(kě)按柱列求得(de)，然後再平均分(fēn)配到每道柱間支撐，分(fēn)層時，可(kě)分(fēn)别求出。
10） 吊車的縱向制動力由下柱柱間支撐承擔。可(kě)按《建築結構荷載規範》GB50009-2012第 6.1.2 條第一款
11） 縱向地震作(zuò)用計(jì)算可(kě)按柱列法進行，計(jì)算按兩個質點考慮。
12） 縱向地震作(zuò)用不與山(shān)牆風(fēng)荷載和吊車的縱向制動力同時組合。
3.結構形式和結構布置
3.1 結構形式
門(mén)式剛架的結構形式按跨度可(kě)分(fēn)爲單跨、雙跨和多跨，按屋面坡脊數可(kě)分(fēn)爲單脊單坡、單脊雙坡、
多脊多坡。屋面坡度宜取 1/20～1/8。單脊雙坡多跨剛架，用于無橋式吊車的房(fáng)屋時，當剛架柱不是特
别高且風(fēng)荷載也不是很大(dà)時，依據“材料集中使用的原則”，中柱宜采用兩端鉸接的搖擺柱方案。門(mén)式
剛架的柱腳多按鉸接設計(jì)，當用于工(gōng)業廠(chǎng)房(fáng)且有 5t 以上橋式吊車時，宜将柱腳設計(jì)成剛接。
3.2 結構布置
3.2.1 剛架的建築尺寸和布置。
門(mén)式剛架的跨度宜爲 12～48m，當柱寬度不等時，其外側應對齊。高度應根據使用要求的室内淨高
确定，宜取 4.5～9m。縱向溫度區段小于 300m，橫向溫度區段小于 150m（當有計(jì)算依據時，溫度區段可(kě)
适當放(fàng)大(dà)）。
3.2.2 檩條和牆梁的布置
檩條間距的确定應綜合考慮天窗(chuāng)、通風(fēng)屋脊、采光(guāng)帶、屋面材料、檩條規格等因素按計(jì)算确定，一般應等間距布置，但(dàn)在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道，在天溝附近布置一道。側牆牆梁的布置應考慮
門(mén)窗(chuāng)、挑檐、雨(yǔ)蓬等構件(jiàn)的設置和圍護材料的要求确定。
3.2.3 支撐和剛性系杆的布置
(1)在每個溫度區段或分(fēn)期建設的區段中，應分(fēn)别設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體(tǐ)系。
(2)在設置柱間支撐的開間，應同時設置屋蓋橫向支撐，以構成幾何不變體(tǐ)系。
(3)端部支撐宜設在溫度區段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據房(fáng)屋縱向受力情況及安裝條件(jiàn)确定，一般取 30～45m，有吊車時不宜大(dà)于 60m。
(4)當房(fáng)屋高度較大(dà)時，柱間支撐應分(fēn)層設置；當房(fáng)屋寬度大(dà)于 60m 時，内柱列宜适當設置支撐。
(5)當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相(xiàng)應位置應設置剛性系杆。
(6)在剛架的轉折處（邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂）應沿房(fáng)屋全長設置剛性系杆。
(7)由支撐斜杆等組成的水平桁架，其直腹杆宜按剛性系杆考慮。
(8)剛性系杆可(kě)由檩條兼做，此時檩條應滿足壓彎構件(jiàn)的承載力和剛度要求，當不滿足時可(kě)在剛架斜梁間設置鋼管、H 型鋼或其他(tā)截面形式的杆件(jiàn)。
(9)當房(fáng)屋内設有不小于 5t 的吊車時，柱間支撐宜用型鋼；當房(fáng)屋中不允許設置柱間支撐時，應設置縱向剛架。
4.荷載及荷載組合
4.1 永久荷載
永久荷載包括結構構件(jiàn)的自(zì)重和懸挂在結構上的非結構構件(jiàn)的重力荷載，如(rú)屋面、檩條、支撐、吊頂、牆面構件(jiàn)和剛架自(zì)重等。
4.2 可(kě)變荷載
可(kě)變荷載包括屋面活荷載（設計(jì)屋面闆和檩條時應考慮施工(gōng)和檢修集中荷載，其标準值爲 1kN）、屋面雪荷載和積灰荷載、吊車荷載、地震作(zuò)用、風(fēng)荷載等。
4.3 荷載組合
荷載組合一般應遵從(cóng)《建築結構荷載設計(jì)規範》GB50009-2012的規定，針對門(mén)式剛架的特點，《門(mén)式剛架輕型房(fáng)屋鋼結構技術(shù)規範》GB51022-2015 給出下列組合原則：
(1)屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應取兩者中較大(dà)值。
(2)積灰荷載應與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大(dà)值同時考慮。
(3)施工(gōng)或檢修集中荷載不與屋面材料或檩條自(zì)重以外的其他(tā)荷載同時考慮。
(4)多台吊車的組合應符合《建築結構荷載設計(jì)規範》的規定。
(5)當需要考慮地震作(zuò)用時，風(fēng)荷載不與地震作(zuò)用同時考慮。
5.控制指标
5.1 構件(jiàn)控制指标
門(mén)式剛架構件(jiàn)驗算最顯著的特點是考慮腹闆屈曲後強度，這樣能充分(fēn)發揮材料的性能。
強度應力比：大(dà)于上限爲不足，小于下限爲過大(dà)。
穩定應力比：大(dà)于上限爲不足，小于下限爲過大(dà)。
抗剪應力比：大(dà)于上限爲不足，小于下限爲過大(dà)。
局部穩定:需要滿足翼緣外伸 15 ，腹闆在滿足 250 的前提下取有效截面。受壓杆件(jiàn)長細比：大(dà)于 180 爲不滿足。
5.2 整體(tǐ)控制指标
結構柱頂水平位移：按規範表格 3.3.1 規定的限值，無吊車大(dà)于 1/60 爲不足；有不帶操作(zuò)室吊車的廠(chǎng)房(fáng)大(dà)于 1/180 爲不足；有帶操作(zuò)室吊車的廠(chǎng)房(fáng)大(dà)于 1/400 爲不足。受彎構件(jiàn)的撓度與其跨度的比值：不應大(dà)于規範表格 3.3.2 規定的限值。由于柱頂位移和構件(jiàn)撓度産生(shēng)的屋面坡度改變值，不應大(dà)于坡度設計(jì)值的 1/3。
